电能数据采集装置及电能质量测试系统的制作方法

本实用新型涉及电能质量监测技术领域，具体而言，涉及一种电能数据采集装置及电能质量测试系统。

背景技术：

随着科学技术的发展，在现代电力系统中，电力电子设备的应用越趋广泛。随着许多非线性、冲击性负载的大量增加，现有的电力系统面临越来越严重的电能质量问题，比如电压偏差、谐波、三相不平衡、电压波动和闪变等稳态电能质量问题，以及脉冲、电压暂升、电压暂降、瞬时断电等动态电能质量问题。在牵引供电系统中，也面临负序电流、谐波和无功等问题。这些电能质量问题严重威胁电力系统和牵引供电系统的稳定运行，常引发不正常运行状态甚至导致事故的发生。

就目前而言，为了提高电力系统和牵引供电系统的供电稳定性和供电质量，通常采用便携式电能质量测试装置对电力系统和牵引供电系统进行电能数据的采集，以发现并修正电力系统和牵引供电系统中的电能质量问题，提高供电稳定性和供电质量。

但是目前采用便携式电能质量测试装置进行电能数据采集的流程过于复杂，需要技术人员将电能质量测试装置安装在指定监测点处进行数据采集，而在完成数据采集后便需要技术人员卸载装置，并将装置连同采集到的数据带回。如果需要长时间的数据采集，还需要有技术人员常驻监测点处，将采集的历史数据拷贝至移动硬盘邮寄回研究单位，再删除电能质量测试装置的历史数据以继续进行数据采集。这种电能数据采集的方式极为繁琐，人力资源消耗大，且数据采集效率低下，无法及时地发现并修正电能质量问题，易造成严重的损失。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种电能数据采集装置及电能质量测试系统，所述电能数据采集装置及电能质量测试系统结构简单、操作方便、数据采集效率高，其能够实时地对待测物的电能质量进行监测，以改善现有技术中无法及时地发现并修正电能质量问题而易造成严重损失的问题。

就电能数据采集装置而言，本实用新型较佳的实施例提供一种电能数据采集装置。所述电能数据采集装置包括电源模块、数据采集模块、数据处理模块及无线通信模块；

所述电源模块分别与所述数据采集模块、所述数据处理模块及所述无线通信模块电性连接，以对所述电能数据采集装置进行供电；

所述数据采集模块包括用于对电能数据中的电流数据进行采集的电流数据采集子模块及用于对电能数据中的电压数据进行采集的电压数据采集子模块，所述电流数据采集子模块与所述电压数据采集子模块通过与待测物连接的测量线对所述待测物的电能数据进行采集；

所述数据处理模块与所述数据采集模块电性连接，以对所述数据采集模块采集到的电能数据进行处理并存储；

所述无线通信模块与所述数据处理模块电性连接，以对经由所述数据处理模块处理后的电能数据进行传输。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电源模块包括用于为所述电能数据采集装置供电的外部供电子模块和备用供电子模块，所述备用供电子模块在所述外部供电子模块断开连接时为所述电能数据采集装置供电；

所述外部供电子模块与所述备用供电子模块电性连接，用于为所述备用供电子模块充电。

在本实用新型较佳的实施例中，上述外部供电子模块包括与外部交流电源连接以输出交流电的交流电源接口及用于将交流电转换为直流电的整流电路，所述交流电源接口与所述整流电路电性连接，所述外部供电子模块通过所述外部交流电源为所述电能数据采集装置供电。

在本实用新型较佳的实施例中，上述外部供电子模块还包括与外部直流电源连接以输出直流电的直流电源接口，所述外部供电子模块通过所述外部直流电源为所述电能数据采集装置供电。

在本实用新型较佳的实施例中，上述备用供电子模块包括备用电源，所述备用电源为不间断电源。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电流数据采集子模块包括六个电流测量端口，所述六个电流测量端口通过测量线与所述待测物连接，以采集所述待测物的电流数据；

所述电压数据采集子模块包括四个电压测量端口，所述四个电压测量端口通过测量线与所述待测物连接，以采集所述待测物的电压数据。

在本实用新型较佳的实施例中，上述数据处理模块包括处理器、存储器及模数信号转换子模块；

所述模数信号转换子模块分别与所述电流数据采集子模块、所述电压数据采集子模块电性连接，以对所述数据采集模块采集到的电能数据进行模数转换，得到电能数据对应的数字信息；

所述处理器与所述模数信号转换子模块电性连接，以对所述电能数据对应的数字信息进行整理、分类、压缩，得到处理后的电能数据；

所述存储器与所述处理器电性连接，以存储经由所述处理器处理后得到的电能数据。

在本实用新型较佳的实施例中，上述无线通信模块为无线4G模块。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电能数据采集装置还包括用于容置所述电源模块、数据采集模块、数据处理模块及无线通信模块的机壳。

就电能质量测试系统而言，本实用新型较佳的实施例提供一种电能质量测试系统。所述电能质量测试系统包括上述的电能数据采集装置及用户终端，所述用户终端与所述电能数据采集装置无线通信连接，接收由所述电能数据采集装置采集并处理得到的待测物的电能数据，并根据所述待测物的电能数据得到所述待测物的电能质量的相关数据，完成对所述待测物的电能质量的测试。

相对于现有技术而言，本实用新型较佳的实施例提供的电能数据采集装置及电能质量测试系统具有以下有益效果：所述电能数据采集装置包括电源模块、数据采集模块、数据处理模块及无线通信模块。所述电能数据采集装置通过分别与所述数据采集模块、所述数据处理模块及所述无线通信模块电性连接的电源模块实现供电，通过与所述数据采集模块中的电流数据采集子模块及电压数据采集子模块连接的测量线对待测物的电能数据进行采集，通过与所述数据采集模块电性连接的所述数据处理模块对所述数据采集模块采集到的电能数据进行处理并存储，并通过与所述数据处理模块电性连接的无线通信模块对经由所述数据处理模块处理后的电能数据进行传输，从而实现对待测物的电能数据的采集与传输。所述电能数据采集装置及电能质量测试系统结构简单、操作方便、数据采集效率高，可实时地对待测物的电能质量进行监测，及时地发现并修正待测物的电能质量问题，避免造成严重的损失。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型较佳的实施例提供的电能数据采集装置的一种方框示意图。

图2为图1中所示的电源模块的一种方框示意图。

图3为图2中所示的外部供电子模块的一种方框示意图。

图4为图1中所示的数据处理模块的一种方框示意图。

图5为图1中所示的数据处理模块与数据采集模块连接的方框示意图。

图6为本实用新型较佳的实施例提供的电能质量测试系统的一种方框示意图。

图标：100-电能数据采集装置；110-电源模块；120-数据采集模块；121-电流数据采集子模块；122-电压数据采集子模块；130-数据处理模块；140-无线通信模块；111-外部供电子模块；112-备用供电子模块；1111-交流电源接口；1112-整流电路；1113-直流电源接口；131-存储器；132-处理器；133-模数信号转换子模块；10-电能质量测试系统；200-用户终端。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如何提供一种结构简单、操作方便、数据采集效率高，可实时地对待测物的电能质量进行监测，及时地发现并修正待测物的电能质量问题，避免造成严重的损失的电能数据采集装置及电能质量测试系统，对本领域技术人员而言，是急需解决的技术问题。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，是本实用新型较佳的实施例提供的电能数据采集装置100的一种方框示意图。在本实用新型实施例中，所述电能数据采集装置100包括：电源模块110、数据采集模块120、数据处理模块130及无线通信模块140。

在本实施例中，所述电源模块110分别与所述数据采集模块120、所述数据处理模块130及所述无线通信模块140电性连接，以为所述数据采集模块120、所述数据处理模块130及所述无线通信模块140提供电能，使所述电能数据采集装置100正常运行。所述数据采集模块120通过与待测物连接的测量线对所述待测物的电能数据进行采集。所述数据处理模块130与所述数据采集模块120电性连接，以对所述数据采集模块120采集到的待测物的电能数据进行处理并存储。所述无线通信模块140与所述数据处理模块130电性连接，以对经由所述数据处理模块130处理后的电能数据进行传输，实现对待测物的电能质量的实时监控。在本实施例中，所述待测物可以是，但不限于，电力系统中的变电所、牵引供电系统中的机车或上述两种待测物的组合。

请参照图2，是图1中所示的电源模块110的一种方框示意图。在本实用新型实施例中，所述电源模块110包括用于为所述电能数据采集装置100提供电能的外部供电子模块111及备用供电子模块112。所述外部供电子模块111可以与外部电源进行连接，以实现对所述电能数据采集装置100的供电，而所述备用供电子模块112可在所述外部供电子模块111断开连接(所述外部供电子模块111与外部电源的连接端口松动或损坏，外部电源停电或所述外部供电子模块111损坏)时，为所述电能数据采集装置100提供电能。

在本实施例中，所述外部供电子模块111与所述备用供电子模块112电性连接，以对所述备用供电子模块112进行充电。

请参照图3，是图2中所示的外部供电子模块111的一种方框示意图。在本实用新型实施例中，所述外部供电子模块111包括与外部交流电源连接以输出交流电的交流电源接口1111及用于将交流电转换为直流电的整流电路1112。所述交流电源接口1111与所述整流电路1112电性连接，所述外部供电子模块111可通过与所述交流电源接口1111连接的所述外部交流电源为所述电能数据采集装置100供电，保证所述电能数据采集装置100的正常运行。在本实施例中，所述外部交流电源可以是电压值为48V、110V或220V的交流电源。所述交流电源接口1111在电能数据采集装置100中的设置位置可以根据不同的需求进行不同的设置。

在本实施例中，所述外部供电子模块111还可以包括与外部直流电源连接以输出直流电的直流电源接口1113，所述外部供电子模块111可通过与所述直流电源接口1113连接的外部直流电源为所述电能数据采集装置100供电，保证所述电能数据采集装置100的正常运行。在本实施例中，所述外部直流电源可以是电压值为48V或110V的直流电源。所述直流电源接口1113在电能数据采集装置100中的设置位置可以根据不同的需求进行不同的设置。

在本实施例中，所述电能数据采集装置100可根据所处的环境选择采用外部供电子模块111的两种供电模式，即交流供电模式和直流供电模式。具体地，所述交流供电模式为使用交流电源接口1111与外部交流电源连接以进行供电的供电模式，所述直流供电模式为使用直流电源接口1113与外部直流电源连接以进行供电的供电模式。例如，当所述电能数据采集装置100处于机车上，并对所述机车进行电能数据采集时，所述电能数据采集装置100可采用由110V的外部直流电源进行供电的直流供电模式；当所述电能数据采集装置100处于变电所内，并对所述变电所进行电能数据采集时，所述电能数据采集装置100可采用由220V的外部交流电源进行供电的交流供电模式。

在本实施例中，所述交流电源接口1111可经由所述整流电路1112与所述备用供电子模块112电性连接，所述直流电源接口1113可与所述备用供电子模块112直接电性连接，以保证所述外部供电子模块111为所述电能数据采集装置100供电的同时，为所述备用供电子模块112充电。

在本实施例中，所述备用供电子模块112也可直接与所述交流电源接口1111电性连接，以使所述外部供电子模块111为所述备用供电子模块112充电。

在本实施例中，所述备用供电子模块112包括备用电源，所述备用电源可以是，但不限于不间断电源(Uninterruptible Power System，UPS)、应急电源(Emergency Power Supply，EPS)等。在本实施例中，所述备用电源优选为不间断电源。所述备用电源内含有一充电电池，所述充电电池可以是，但不限于，锂电池、碱性电池、标准电池、蓄电池等。

请再次参照图1，在本实用新型实施例中，所述数据采集模块120包括用于对待测物的电能数据中的电流数据进行采集的电流数据采集子模块121及用于对待测物的电能数据中的电压数据进行采集的电压数据采集子模块122。所述电能数据采集装置100可通过分别与所述电流数据采集子模块121和所述电压数据采集子模块122连接的测量线对待测物的电流数据和电压数据进行采集，并将所述电流数据和所述电压数据进行传输，以得到所述待测物的电能质量数据，比如电压偏差、谐波、脉冲、电压波动等，从而实现对所述待测物的电能质量的实时监控，及时发现并修正所述待测物的电能质量问题。

在本实施例中，所述电流数据采集子模块121包括六个电流测量端口，所述六个电流测量端口通过与所述六个电流测量端口相匹配的测量线与待测物连接，以采集所述待测物的电流数据。

在本实施例中，所述电压数据采集子模块122包括四个电压测量端口，所述四个电压测量端口通过与所述四个电压测量端口相匹配的测量线与待测物连接，以采集所述待测物的电压数据。

请参照图4，是图1中所示的数据处理模块130的一种方框示意图。在本实用新型实施例中，所述数据处理模块130包括存储器131、处理器132及模数信号转换子模块133。

在本实施例中，所述模数信号转换子模块133与所述数据采集模块120电性连接，以对所述数据采集模块120采集到的待测物的电能数据进行模数转换，得到便于存储和处理的所述电能数据对应的数字信息。所述处理器132与所述模数信号转换子模块133电性连接，以对经由所述模数信号转换子模块133得到的所述电能数据对应的数字信息进行整理、分类、压缩等处理，得到处理后的电能数据。所述存储器131与所述处理器132电性连接，以存储经由所述处理器132处理后得到的电能数据。

在本实施例中，所述存储器131可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。在本实施例中，所述存储器131还可以存储所述处理器132进行数字信息的整理、分类及压缩所需要的软件功能模块及计算机程序等。所述处理器132通过执行所述存储器131中的可执行模块，实现对数字信息的整理、分类及压缩。

在本实施例中，所述处理器132可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述处理器132可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本实用新型实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。所述通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在本实施例中，所述模数信号转换子模块133与所述数据采集模块120电性连接的方式可以是所述模数信号转换子模块133分别与所述电流数据采集子模块121、所述电压数据采集子模块122电性连接，以对所述电流数据采集子模块121采集到的电流数据和所述电压数据采集子模块122采集到的电压数据进行模数转换，得到所述电流数据和所述电压数据对应的数字信息，具体的可以参照图5。

在本实用新型实施例中，所述无线通信模块140为无线4G模块。所述无线通信模块140与所述数据处理模块130中的存储器131电性连接，将所述存储器131内存储的经由所述处理器132处理后的待测物的电能数据进行传输，以对所述待测物的电能质量进行实时监控。

在本实用新型实施例中，所述电能数据采集装置100还包括用于容置所述电源模块110、所述数据采集模块120、所述数据处理模块130及所述无线通信模块140的机壳。所述交流电源接口1111与所述直流电源接口1113在所述机壳上的设置位置可根据需求进行相应的设置。

请参照图6，是本实用新型较佳的实施例提供的电能质量测试系统10的一种方框示意图。在本实用新型实施例中，所述电能质量测试系统10包括上述的电能数据采集装置100及用户终端200。所述用户终端200与所述电能数据采集装置100无线通信连接，所述用户终端200可对所述电能数据采集装置100进行远程操控(比如，对所述电能数据采集装置100进行参数配置，控制所述电能数据采集装置100对待测物的电能数据进行采集，控制所述电能数据采集装置100将采集到的待测物的电能数据进行传输)，以接收由所述电能数据采集装置100实时采集并处理得到的待测物的电能数据。所述用户终端200可根据所述待测物的电能数据得到所述待测物的电能质量的相关数据，完成对所述待测物的电能质量的测试，从而及时发现并修正所述待测物中可能存在的电能质量问题，避免造成严重的损失。

在本实施例中，所述用户终端200可以是，但不限于，智能手机、个人电脑(Personal Computer，PC)、平板电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、移动上网设备(Mobile Internet Device，MID)等，优选地，所述用户终端200为个人电脑。

在本实施例中，与所述用户终端200无线通信连接的电能数据采集装置100可以是多个，所述电能数据采集装置100针对的待测物也可以彼此不同。

综上所述，在本实用新型较佳的实施例提供的电能数据采集装置及电能质量测试系统中，所述电能数据采集装置包括电源模块、数据采集模块、数据处理模块及无线通信模块。所述电能数据采集装置通过分别与所述数据采集模块、所述数据处理模块及所述无线通信模块电性连接的电源模块实现供电，通过与所述数据采集模块中的电流数据采集子模块及电压数据采集子模块连接的测量线对待测物的电能数据进行采集，通过与所述数据采集模块电性连接的所述数据处理模块对所述数据采集模块采集到的电能数据进行处理并存储，并通过与所述数据处理模块电性连接的无线通信模块对经由所述数据处理模块处理后的电能数据进行传输，从而实现对待测物的电能数据的采集与传输。所述电能数据采集装置及电能质量测试系统结构简单、操作方便、数据采集效率高，可实时地对待测物的电能质量进行监测，及时地发现并修正待测物的电能质量问题，避免造成严重的损失。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。